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金属3D打印工艺步骤有哪些

金属3D打印走到制造一线,大概用了20多年,这期间,其工艺改进是显著的,这是一个完整的系统工程,从建模、材料准备、打印、再到后处理,每一步都需要经验和控制。

这篇文章,我们就来拆解目前主流的几种金属3D打印工艺:SLM(激光选区熔化)、EBM(电子束熔化)、LENS(激光送粉),分别讲清楚它们从头到尾的工艺步骤,有哪些不同、各自适合什么场景。

一、SLM(激光选区熔化):最常见也最成熟的金属3D打印方案
这种工艺现在占了市场上大多数的金属打印应用。基本思路是:先铺一层粉末,用激光在需要的位置把粉末熔化成一层固体,然后再铺新的一层,继续熔化,直到整件产品打印完成。

画模型、切片、设参数
先得有个三维模型。一般是设计师用CAD软件画出来,也有的是用3D扫描直接从实物反向建模的。

有了模型,接下来就要用切片软件(比如Magics、Materialise)把模型“切成片”,一层层生成激光扫描路径,同时把支撑结构也设计出来。这个支撑结构不是随便放的——特别是做精密件时,它不仅关系到打印时的变形,还影响后续拆除、表面质量等。

这一块是很多人踩坑的地方。云耀深维在这方面下了不少功夫,用自己的路径优化算法,把扫描方向、分区策略、支撑类型都做了定制优化。结果就是:打印出来的尺寸更准,细节保留得更好,也更稳定。

另外,参数设置也很关键,比如:
每层多厚(层厚)
激光怎么走(扫描策略)
打多深、多快、多强(功率、扫描速度、线能量)

这些参数直接决定了成型质量。
粉末准备
打印金属不是用块状材料,而是一层层的金属粉铺出来的。

常用的粉末有钛合金、不锈钢、铝合金、镍基高温合金等等,具体用哪种,看应用场景。比如医疗植入多用钛合金,航空件会选高温合金。

但不管选哪种,粉末的品质都不能含糊。几个关键点:
颗粒要球形度好,铺粉才均匀;
粒径稳定(一般在15–45μm),成型才一致;
粉末要干燥、无杂质,避免气孔和夹杂。
云耀深维在粉末使用方面也有自己的筛选体系,尤其是在重复利用粉末这块,做了很多循环控制和检测,确保每次打印出来的品质都在标准之内。

正式打印
准备工作完成,设备启动。
首先是往打印舱注入惰性气体(一般是氩气),避免金属在高温下氧化。
接下来就是一层一层铺粉、一层一层激光烧结:
平台铺上第一层粉;

激光按路径熔化成型;
平台下降一个层厚,继续铺下一层粉、继续烧;
如此反复,直到最后一层完成。
这一整个过程对设备的稳定性、激光控制能力要求非常高。

后处理
到这一步已经是接近尾声了,但需要经过一系列后处理才能真正用得上。
① 去支撑
先把支撑结构拆掉,常用方法是线切割或机加工。

② 热处理
很多金属打印件自带内应力,容易变形或开裂,所以要做热处理(比如退火)来释放应力、改善晶体组织。

③ 表面处理
根据零件用途不同,可以选用喷砂、电抛光、涂层等方式,改善表面粗糙度或提升功能性能。

④ 检测
最后,还要进行检测,尤其是内部缺陷。常用的有工业CT、X射线,无损方式看有没有气孔、裂纹、夹杂物等问题。

金属3D打印

二、EBM(电子束熔化):适合高温合金的大型结构打印
和SLM不同,EBM不是用激光而是用电子束,整个打印过程必须在真空里进行,温度更高,打印速度也更快。

【完整步骤】
1. 模型准备
和SLM一样,需要3D建模 + 切片 + 支撑生成。但EBM因为热输入大、热应力小,支撑结构可以相对少一些。

2. 材料准备
使用适用于真空环境的金属粉末,比如Ti6Al4V、Inconel718;
粉末要求和SLM类似,但要适应更高的温度条件。

3. 打印过程
真空舱室抽真空,温度升到600–800℃预热;
铺第一层粉,电子束开始扫描并熔化金属;
每完成一层,平台下降,铺粉、再熔化,如此反复。

因为温度高且过程在真空中进行,EBM打印出的零件应力更小,晶粒结构也比较均匀。但表面粗糙度会偏高一些,一般还要再加工。

4. 后处理
支撑去除;
通常还需要热等静压(HIP)来进一步致密化零件组织;
表面处理和质量检测流程和SLM类似。

三、LENS(激光送粉):打印和修复兼顾的灵活技术
LENS属于送粉式金属打印,不需要先铺粉,是打印时边送粉边熔化,材料来源可以是粉末也可以是金属丝。
它最大的优点是可以在已有零件上直接“补”金属,用于修复、高价值零部件的局部增材非常实用。

【完整步骤】
1. 模型准备
依然需要3D建模,但通常不会切太细的片,因为LENS精度不高,偏向于结构修复或大件制造;
某些情况下甚至不需要完整模型,只要修复区域路径就可以。

2. 材料准备
金属粉末或金属丝材;
送粉方式多为喷嘴式,通过气流将粉末吹到激光熔池中。

3. 打印过程
激光和送粉系统同步工作,激光照射到基板形成熔池,粉末立即熔化并与基体结合;
可以灵活实现三维空间的路径,不受铺粉层约束。

4. 后处理
因为整体精度不如SLM,LENS打印件往往需要较多的后期机加工;
同样可以进行热处理、抛光、检测等工艺。

金属3D打印并不是某个单一技术,而是一整套以“层层堆积”为核心的系统制造流程。选哪种工艺,取决于你想打印什么:
目标类型 推荐工艺 理由说明
精密小零件 SLM 成型细节好,精度高,材料丰富
航空大结构件 EBM 热应力小,成型快,适合钛合金
零件修复/增材 LENS 不需要铺粉,灵活性高

而从设备端来看,不光是“打得出来”,更关键的是打得准、打得稳、打得一致。云耀深维这类厂商,在激光控制、参数调节、后处理链路这些底层细节上做了很多系统化改进,才能把微米级的结构稳定打印出来,真正走进工业级应用场景。

如果你正在考虑使用
金属3D打印,或者想评估设备的适用性,不妨先从“工艺链”角度出发,把整个流程吃透,再去看谁能真正提供完整闭环的解决方案。
 

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